CN201294372Y

CN201294372Y - 多功能开关电源保护装置

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Publication number: CN201294372Y
Application number: CNU2008201346219U
Authority: CN
Inventors: 陈勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2018-09-04

Abstract

本实用新型涉及一种开关电源保护装置，特别是一种多功能开关电源保护装置，其由电流检测电路(1)、过压保护电路(2)、过流保护电路(3)、欠压及失压保护电路(4)、软起动电路(5)、过载及短路保护电路(6)，驱动电路(7)组成。该装置用于38系列PWM控制器块电源和AC－DC，DC－DC电源中，尤其适用模块电源。本实用新型提供了一种具有欠压、失压、过压、过流、过载及短路、软起动电路，打嗝保护电路于一体的多功能开关电源保护装置，本实用新型结构简单、成本低廉、保护功能齐全，对芯片外围器件要求不高，而且容易调试，适用各种功率等级及拓扑结构，可靠性高。

Description

多功能开关电源保护装置

技术领域

本实用新型属于开关电源技术领域，它涉及一种开关电源保护装置，特别是一种含欠压、失压、过压、过流、过载及短路、软起动电路，打嗝保护电路于一体的多功能开关电源保护装置。

背景技术

目前，开关电源以其高效率、小体积、重量轻等优点，获得广泛的应用。产品主要适用于电力、通讯、仪器仪表、医疗用电设备、工业自动化，军工等领域。随着技术的不断进步，开关电源日益向模块化方向发展，采用模块电源组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、容易进行系统升级等特点。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关技术的大量使用，模块电源转换效率越来越高，应用也越来越广泛。

现在模块电源普遍采用PWM脉宽调制技术。38系列PWM控制器作为流行的电流型PWM信号发生器，具有精度高、电压稳定、外围电路简单、价格低廉等优点，广泛使用于各种AC-DC，DC-DC电源及模块电源中，尤其适用于模块电源。目前，开关电源的过载或输出短路保护方案多采用“打嗝”式(hiccup)保护，即当电流采样信号判定38系列PWM控制器的3脚电压高于1V时，过流保护就动作，减小6脚输出脉冲的占空比，输出电压降低，38系列PWM控制器的供电电压也跟着降低，当低到38系列PWM控制器不能工作时，整个电路关闭，然后通过启动电阻开始下一次启动过程，因此平均功耗很低，即使长时间输出短路也不会造成电源的热损坏。

这种保护方式也存在十分明显的缺点：仅适用于小功率单端反激方式电路；在电网电压高输入端容易失效；对芯片外围器件的公差要求高，适应外部环境温度的能力差，对大的容性负载带载能力也不理想，对开关电源频率设置及MOSFET管的选择都有苛刻的要求，在大批量生产情况下容易出现较高的不良率。

此外，在38系列PWM控制器的保护电路中，众多电源保护功能均需相关独立的电路才能实现对电路的全方位保护，如电源的软起动、欠压失压保护、过流保护、过压保护、过载及短路保护等，这样不仅增加了电路成本，同时造成生产过程成本增加，也不利于产品品质的控制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有过载及短路技术的不足，提供一种能解决不同环境下的模块电源过载和短路保护问题，同时包括欠压、失压、过压、过流、软起动电路，打嗝保护电路等全方位保护的多功能开关电源保护装置。

为解决上述技术问题，本实用新型是按如下的方式来实现的：本实用新型所述的多功能开关电源保护装置由电流检测电路、过压保护电路、过流保护电路、欠压及失压保护电路、软起动电路、过载及短路保护电路，驱动电路组成。电流检测电路由电流检测电阻RS，电阻K和电容P组成，电流检测电阻RS一端接地，另一端同电阻K相连接，电阻K另一端与电容P和38系列PWM控制器的3管脚相连接，电容P另一端接地；过压保护电路由电阻RM构成，电阻RM一端接电源输入INPUT+，另一端与38系列PWM控制器的3管脚相连接；过流保护电路由电阻N构成，电阻N一端接38系列PWM控制器8管脚，另一端接38系列PWM控制器的3管脚；欠压及失压保护电路由电阻RH，电阻L，电阻RF，比较电路U2构成，电阻RH一端接电源输入INPUT+，另一端与电阻L串联，接入U2比较电路1IN+，1IN-直接接入38系列PWM控制器8管脚，电阻L另一端接地，RF为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较电路1OUT之间；软起动电路由欠压及失压保护电路及电容C2共同构成，C2并联于电阻L两端；过载及短路保护电路由电阻V1，电阻M1，电阻M2，电阻RV，电阻V2，二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2构成，电阻V1一端接38系列PWM控制器的1管脚端，另一端与D2串联后接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3并联后与M1串联，电阻M1一端接38系列PWM控制器1管脚端，另一端与电阻M2与电容C3连接后接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3另一端接地，U2比较电路2IN+通过电阻V2接入38系列PWM控制器8管脚端，电阻RV与二极管D1组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路2OUT之间；38系列PWM控制器的1管脚端接于光耦U3的C脚，光耦U3E脚接地；驱动电路由上拉电阻V3和三极管Q2构成，上拉电阻V3一端接电压VCC，另一端与U2比较电路输出2OUT连接在一起，接入三极管Q2基极，三极管Q2发射极接38系列PWM控制器的1管脚，三极管Q2集电极接地；调节电阻V4用于38系列PWM控制器系列的3803，3800及2803，2800系列，一端接U2比较电路2IN+，另一端接地。

所述38系列PWM控制器系列PWM控制器为3843，3842，3800，3803或2843，2842，2800，2803及相关系列。

所述欠压及失压保护电路由电阻RH，L，RF，U2比较电路构成，电阻RH一端接电源输入INPUT+，另一端与电阻L串联，接入U2比较电路1IN+，1IN-直接接入38系列PWM控制器的8管脚，电阻L另一端接地，RF为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较电路U2 1OUT之间。

所述过载及短路保护电路由电阻V1，M1，M2，RV，V2，二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2构成，电阻V1一端接38系列PWM控制器的1管脚端，另一端与D2串联后接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3并联后与M1串联，电阻M1一端接38系列PWM控制器的1管脚端，另一端与电阻M2与电容C3连接后接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3另一端接地，U2比较电路2IN+通过电阻V2接入38系列PWM控制器的8管脚端，电阻RV与二极管D1组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路2OUT之间。

所述过载及短路调节电阻V4仅用于38系列PWM控制器的3803，3800及2803，2800系列，一端接U2比较电路2IN+，另一端接地。

本实用新型的积极效果在于：本实用新型结构简单、成本低廉、保护功能齐全，对芯片外围器件要求不高，而且容易调试，适用各种功率等级及拓扑结构，可靠性高，该保护电路不仅适用于模块开关电源设计，也适用于AC-DC，DC-DC电流型PWM电源设计。

附图说明

图1是本实用新型电流检测电路、过压保护电路，过流保护电路原理图

图2是本实用新型欠压及失压保护电路、软起动电路、过载及短路保护电路，驱动电路原理图

图中，1电流检测电路 2过压保护电路

3过流保护电路 4欠压及失压保护电路

5软起动电路 6过载及短路保护电路

7驱动电路

具体实施方式

如图所示，本实用新型所述的多功能开关电源保护装置由电流检测电路1、过压保护电路2、过流保护电路3、欠压及失压保护电路4、软起动电路5、过载及短路保护电路6，驱动电路7组成。电流检测电路1由电流检测电阻RS，电阻K和电容P组成，电流检测电阻RS一端接地，另一端同电阻K相连接，电阻K另一端与电容P和38系列PWM控制器的3管脚相连接，电容P另一端接地；过压保护电路2由电阻RM构成，电阻RM一端接电源输入INPUT+，另一端与38系列PWM控制器的3管脚相连接；过流保护电路3由电阻N构成，电阻N一端接38系列PWM控制器8管脚，另一端接38系列PWM控制器的3管脚；欠压及失压保护电路4由电阻RH，电阻L，电阻RF，比较电路U2构成，电阻RH一端接电源输入INPUT+，另一端与电阻L串联，接入U2比较电路1IN+，1IN-直接接入38系列PWM控制器8管脚，电阻L另一端接地，RF为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较电路1OUT之间；软起动电路5由欠压及失压保护电路4及电容C2共同构成，C2并联于电阻L两端；过载及短路保护电路6由电阻V1，电阻M1，电阻M2，电阻RV，电阻V2，二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2构成，电阻V1一端接38系列PWM控制器的1管脚端，另一端与D2串联后接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3并联后与M1串联，电阻M1一端接38系列PWM控制器1管脚端，另一端与电阻M2与电容C3连接后接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3另一端接地，U2比较电路2IN+通过电阻V2接入38系列PWM控制器8管脚端，电阻RV与二极管D1组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路2OUT之间；38系列PWM控制器的1管脚端接于光耦U3的C脚，光耦U3E脚接地；驱动电路7由上拉电阻V3和三极管Q2构成，上拉电阻V3一端接电压VCC，另一端与U2比较电路输出2OUT连接在一起，接入三极管Q2基极，三极管Q2发射极接38系列PWM控制器的1管脚，三极管Q2集电极接地；调节电阻V4用于38系列PWM控制器的3803，3800及2803，2800系列，一端接U2比较电路2IN+，另一端接地。

所述38系列PWM控制器为3843，3842，3800，3803或2843，2842，2800，2803及相关系列。

所述欠压及失压保护电路由电阻RH，L，RF，U2比较电路构成，电阻RH一端接电源输入INPUT+，另一端与电阻L串联，接入U2比较电路1IN+，1IN-直接接入38系列PWM控制器的8管脚，电阻L另一端接地，RF为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较电路U21OUT之间。

所述短路调节电阻V4仅用于38系列PWM控制器3803，3800及2803，2800系列，一端接U2比较电路2IN+，另一端接地。

本实用新型的工作原理如下：过压保护电路2由电阻RM构成，输入电压直接通过电阻RM接入芯片38系列PWM控制器的3管脚，适当调整电阻便可调节3脚Isense电压，从而达到过压保护目的。过流保护电路3由电阻N构成，由38系列PWM控制器的8管脚产生的固定电压接入芯片38系列PWM控制器的3管脚，适当调整可调节3脚Isense电压，达到过流保护目的。欠压及失压保护电路4由电阻RH，L，RF，U2比较电路构成，当取样电阻通过输入电压得到取样电压后，同38系列PWM控制器的8管脚电压进行对比，如果取样电压低于38系列PWM控制器的8管脚电压，U2比较电路动作，输出低电平，Q2三极管饱和，光耦U3无信号，电路关断。软起动保护电路5由欠压及失压保护电路4与电容C2共同构成，C2并联于电阻L两端，在电源起动时，由于电容C2不能突变，因而达到延时目的，从而达到软起动的目的，可通过改变电阻L和电容C2值进行延时时间的调节。过载及短路保护电路6由电阻V1，M1，M2，RV，V2，二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2构成。当输出过载或短路时，38系列PWM控制器的1管脚电压升高，当电阻M1与电阻M2分压值高于由38系列PWM控制器的8管脚电压对U2比较电路1IN+的电压值时，U2比较器输出低电平，三极管Q2导通，光耦U3短路接地，38系列PWM控制器不输出电压，PWM电路关断，同时电容C3进行放电，当低于由38系列PWM控制器的8管脚电压对U2比较电路1IN+的电压值时，U2比较器输出高电平，三极管Q2截止，38系列PWM控制器输出电压，电路工作，PWM电路输出，由于输出继续过载或短路，就会形成上述循环，达到“打嗝”保护的目的。正常工作时，38系列PWM控制器的1管脚电压正常，PWM电路正常输出，电源正常工作。本实用新型不仅适用于采用38系列PWM控制器电源模块及AC-DC，DC-DC电源，对其它电流型PWM控制器的电源同样能够提供全功能保护。

Claims

1、一种多功能开关电源保护装置由电流检测电路(1)、过压保护电路(2)、过流保护电路(3)、欠压及失压保护电路(4)、软起动电路(5)、过载及短路保护电路(6)，驱动电路(7)组成；其中电流检测电路(1)由电流检测电阻RS，电阻K和电容P组成；过压保护电路(2)由电阻RM构成，电阻RM一端接电源输入INPUT+，另一端与38系列PWM控制器的3管脚相连接；过流保护电路(3)由电阻N构成，电阻N一端接38系列PWM控制器的8管脚，另一端接38系列PWM控制器的3管脚；欠压及失压保护电路(4)由电阻RH，电阻L，电阻RF，比较电路U2构成；软起动电路(5)由欠压及失压保护电路(4)及电容C2共同构成，C2并联于电阻L两端，短路保护电路(6)由电阻V1，电阻M1，电阻M2，电阻RV，电阻V2，二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2构成；驱动电路(7)由上拉电阻V3和三极管Q2构成，上拉电阻V3一端接电压VCC，另一端与U2比较电路输出20UT连接在一起，接入三极管Q2基极，三极管Q2发射极接38系列PWM控制器的1管脚，三极管Q2集电极接地；调节电阻V4用于38系列PWM控制器3803，3800及2803，2800系列，一端接U2比较电路2IN+，另一端接地。

2、根据权利要求1所述的多功能开关电源保护装置，其特征在于：所述38系列PWM控制器为3843，3842，3800，3803或2843，2842，2800，2803。

3、根据权利要求1所述的多功能开关电源保护装置，其特征在于：所述欠压及失压保护电路(4)由电阻RH，L，RF，U2比较电路构成，电阻RH一端接电源输入INPUT+，另一端与电阻L串联，接入U2比较电路1IN+，1IN-直接接入38系列PWM控制器的8管脚，电阻L另一端接地，RF为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较电路1OUT之间。

4、根据权利要求1所述的多功能开关电源保护装置，其特征在于：所述过载及短路保护电路由电阻V1，M1，M2，RV，V2，二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2构成，电阻V1一端接38系列PWM控制器的1管脚端，另一端与D2串联后接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3并联后与M1串联，电阻M1一端接38系列PWM控制器的1管脚端，另一端与电阻M2与电容C3连接后接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3另一端接地，U2比较电路2IN+通过电阻V2接入38系列PWM控制器的8管脚端，电阻RV与二极管D1组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路2OUT之间。